JP2005515907A - ブランクを加工機械若しくはフライス盤で全面的に加工するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明による方法を実施するための加工機械若しくはフライス盤は、３つの空間方向でスライド可能なフライス主軸（６）を有しており、このフライス主軸（６）によってワークが加工領域で加工され、加工機械若しくはフライス盤が少なくとも１つの保持スライダ（１１，１２）を有しており、この保持スライダ（１１，１２）によってワークが第１の加工段階のためにクランピングアダプタ（１４）で保持され、さらに加工機械若しくはフライス盤が少なくとも１つのロッカ（２１）を有しており、このロッカ（２１）によって、部分加工されたワークが、少なくとも１つの特別クランピングアダプタ（２２）によって、このワークの最終的に加工された第１の領域（２６，２７，２８）で以て第２の加工段階段階のために保持されるようになっている。

Description

本発明は、ブランク（中間製品）又は予め加工されたワーク（工作物）を、少なくとも１つの加工機械例えばフライス盤によって、３次元的な形状に最終加工された納品可能な構成部品として全面的に加工するための方法、並びにこの方法を実施するための加工機械例えばフライス盤に関する。

背景技術
タービン翼の製造分野では、一般的に多軸加工によって加工される。このことはつまり、ブランクにまず荒い予備加工が施され、次いで翼形（エーロフォイル；airfoil）領域が細部にわたって加工され、次いで先端（Kopf）及び最後に付根（Fuss）が完成されるようになっている。これらの個別の加工段階の間で、ワークをその都度手動によって又はロボットによってリセットつまり緊締し直す必要がある。何故ならば、フライス盤は頻繁に個別の加工段階を実施する状態にあり、また特にワークをその都度保持するための各ホルダが常に所定の領域の加工しか許容しないからである。このような製造形式は一般的な形式でいわゆる「ボックス製造；box production」と称呼されている。何故ならば、一般的な形式でそれぞれ１つの機械が１つの所定の加工段階のために与えられており、また各加工段階後にワークがボックス内に中間貯蔵されるからである。

このような製造の問題点は特に、このような製造ラインの速度が、常に最も遅い加工段階の速度によって規定されるという点にある。しかも、例えばフライス盤、測定ステーション、洗浄ステーションその他の高価な装置である各ユニット間において、ワークの多くの搬送プロセスが必要とされ、それによって製造プロセスにおいて多くの時間的損失を招くことになる。

発明の開示
本発明の課題は、できるだけ少ない加工段階及び緊締作業（セットアップ）で、すぐ使用できる構成部品を製造できるような、唯一の加工機械例えばフライス盤によって、ブランクを全面的に加工するための方法及び装置を提供することである。この場合、加工機械は、種々異なる作業例えばフライス加工、穿孔、旋削、放電加工を実施する。以上の関連性から、本発明においてフライス盤とは、非常に広い意味がある。つまり、フライス加工を実施するだけではなく、場合によっては、旋削、穿孔、放電加工、研削、焼入れその他を行うことができる加工機械のことである。

この課題は本発明によれば、ブランクが第１の加工段階で少なくとも１つのクランピングアダプタによって保持され、加工機械／フライス盤によって第１の領域が、所定の用途に相応する最終的な部分形状にもたらされ、次いで、第２の加工段階で、部分的に加工されたブランクを、少なくとも１つの特別クランピングアダプタ（別のクランピングアダプタ）によって、最終的に加工された第１の領域で以て保持し、残りの領域に、加工機械若しくはフライス盤によって、所定の用途に相当する最終的な全体形状を与えるようにすることによって実施される。

本発明の対象は、請求項１に記載した方法、並びに請求項１１に記載した加工機械／フライス盤、並びにこの加工機械／フライス盤のための、請求項２０に記載した使用法に関する。

本発明の核心は、ブランクを第１の段階でアダプタによって保持し、その際に、それぞれ加工機械若しくはフライス盤の加工室内で、固定に基づいてアダプタによって覆われていないか、若しくは加工機械若しくはフライス盤による加工ができないワークの領域が、第１の加工段階で既に所定の用途に適した３次元的な最終形状に加工されるようにするという点にある。これによって、ワークを既に最終的に加工された所定のゾーンで把持し、かつ加工機械若しくはフライス盤の同じベースユニット上で可動に支承され、かつ別の加工のために固定される別のアダプタによって、ワークをさらに加工するために固定することができる。勿論この場合の固定は、部分的に加工されたブランクのまだ加工されていないすべての領域が最終的に加工するために同じ又は別の加工機械若しくはフライス盤によって制限されずに加工作業ができるように、行われなければならない。従って、第２の加工段階で、部分的に加工されたブランクをさらにリセットつまり緊締し直すことなしに、ブランクに３次元的な全体形状を与えることができる。

これは、各加工段階が、これまで当業者にとってワークを２回の緊締作業（セットアップ）だけでその最終形状にもたらすことを妨げていた、強い力をワークに加える、特に荒い加工及び仕上げ加工等のフライス加工操作を包含しているので、非常に有利である。一般的に、加工時に発生する力は、ワークを損傷させるか又は最終的なワークの不十分な品質を生ぜしめることになる（例えば振動、モーメントその他に基づいて）。しかしながら、第１の加工段階で既に機能面にその最終形状を与え、同様にこの機能面を直ちに第２の加工段階において保持のために使用することができ、第２の加工段階で同じ加工機械若しくはフライス盤によって実施することができる。

緊締作業（セットアップ）を省くことによって、また加工機械若しくはフライス盤を使用することによって、製造プロセスの著しい簡略化、コストの削減（短い停止時間、構成部材を搬送するための少ない手段）が得られ、しかも、最高の要求品質を満たす最終的な形状のものを製造することができる。ロボットを使用することなしに、第１の加工段階のためのアダプタから、第２の加工段階のための特別クランピングアダプタに、直接引き継がせることによって、特に簡単な所定の形式で、第１の緊締作業から第２の緊締作業への引継が可能となり、これによって必要な調整作業を減少させることができる。この関連性において所定の形式とは、部分的に加工されたワークを取り出すための手段つまり特別クランピングアダプタが、このワークを確実に規定された位置で把持し、それによってこの部分的に加工されたワークが、次いで第２の加工段階で同様に確実に規定された位置で加工完成される、という意味である。従って、特別クランピングアダプタの効果的な構成（取り付けポイントの形式及び間隔）は、一般的に、ワークの部分的に加工された領域の輪郭形状に基づいている。

提案された方法で得られる所定の全体形状は、前記操作によってブランクから得られる任意の構成部品である。本発明の方法は、特にタービン（蒸気タービン又はガスタービン）に使用される構成部品を製造するために適している。従ってこの構成部品は有利には、タービンの動翼又は静翼である。

本発明の第１の有利な実施例によれば、ブランクは、方形又は円筒形又は多面体、特に有利には平行六面体状のブロックの形状のセラミック材料又は金属より成るブランク、或いは鋳造ブランク又は鍛造ブランクである。同様に、ブランクを既に予備加工された形状で本発明による方法に提供することも可能である。有利には、本発明による方法は、加工が困難なワークも、最終的な成形部分の品質を損なうことなしに、問題なく加工することできる。

本発明の別の有利な実施例によれば、部分形状を、先端及び付根における未加工の余剰部を残した形状とし、この場合特に有利には、第１の加工段階において前もって、余剰部と部分形状との間に切り込みを設けるようにした。この方法は例えば、静翼又は動翼又はタービン翼を製造するために適している。この場合、全体形状をタービン翼或いは動翼又は静翼として、部分形状を翼の先端、翼の翼形領域及び翼の付根とし、この場合、先端及び付根において、第１の加工段階後にクランピングアダプタによって把持した余剰部を残し、次いでこの余剰部を第２の加工段階で取り除くようにした。

本発明の別の有利な実施例によれば、ワークを、２つの加工段階で、加工工具を保持するための回転可能な主軸を支持し、かつ３つの空間方向でスライド可能な唯一のフライス主軸によって加工するようにした。

特に、大型のブランクにおいては、１つのクランピングアダプタを設けるだけではなく、２つのクランピングアダプタを設けてこれらのクランピングアダプタの間でワークを緊締すれば、有利であることが分かった。本発明の別の有利な実施例によれば、ワークを第１の加工段階で、ブランクを先端側及び付根側で把持する２つのクランピングアダプタで保持し、第１の領域を、２つのクランピングアダプタ間の露出した領域で加工し、この際に有利にはクランピングアダプタを２つの保持スライダによってガイドし、それによってワークが、ワークを加工するフライス主軸に関連して、第１の軸線に沿って移動し、この第１の軸線を中心にして第１の軸が回転せしめられ、この際に特に有利には２つのアダプタの第１軸を中心にした回転が互いに独立していて、同期又は非同期で、同じ又は異なる回転速度で行われるようになっている。第１の軸線を中心にしてワークを回転可能とすることによって、ワークをフライス主軸によって旋削加工することができる、という利点を有している。第１の軸線に沿ったスライド可能性によって、フライス主軸と保持スライダとを互いに逆方向に同時にスライドさせながら、加工工具とワークとの間の高い相対速度が可能であり、しかもワーク又は加工工具を単独で相応に高い速度でスライドさせる必要はない。

第１の軸線を中心とした回転可能性に関連して、第１の軸は特に有利には２つのクランピングアダプタのために互いに無関係に構成することができる。このことはつまり、２つのクランピングアダプタが保持スライダ上で種々異なる速度で、並びに互いに逆方向に又は同方向に制御され得る、ということである。２つのクランピングアダプタのこのような互いに独立した回転可能性（本発明の方法とは無関係であって基本的に期待されていない）によって得られる利点は、ワークが、クランピングアダプタによって両側が把持された後で、２つのクランピングアダプタをやや逆方向に回転させることによって緊締され、これによってクランピングアダプタ内でワークを良好に保持することができる、という点にある。このような緊締状態は、電子的に記録され、次いで行われる第１の加工段階中に維持されるか、又は場合によっては高められるか若しくは後調整される。ワークに発生する相応のねじれは、フライス主軸を電子制御するためのプログラムで考慮され、修正される。

同じ加工機械若しくはフライス盤における第２の加工段階も簡単に可能とするために、本発明の別の実施例によれば、フライス主軸による第１の加工段階後に、部分的に加工されたブランクを、最終的に加工された第１の領域で以て自動的に少なくとも１つの特別クランピングアダプタによって把持するようにした。つまりリセット（緊締し直し）のためのロボットを必要としない。少なくとも１つのクランピングアダプタは解除され、第２の加工段階を妨害しないように、フライス主軸の作業領域から移動せしめられる。部分的に加工されたブランクは特別クランピングアダプタ内で保持されながら、同じフライス主軸によって、所定の用途に適した最終的な全体形状を与えられる。つまり、第１の加工段階中にアダプタ内で保持するために用いられる余剰部は、第２の加工段階で取り除かれ、例えばタービン翼においては先端及び付根に最終的な形状が与えられる。この場合、少なくとも１つの特別クランピングアダプタを、第２の軸を中心にして回転可能な少なくとも１つのロッカに固定し、このロッカ自体を、第３の軸線に沿ってスライド可能なロッカスライダユニットに配置し、この第３の軸線を中心にして第３の軸が回転可能に支承されており、前記ロッカが前記第３の軸線に対して垂直方向にスライド可能であるようにすれば、特に有利である。このように構成されたロッカは一方では、第１の加工段階のためのアダプタから、第２の加工段階のための特別クランピングアダプタに直接自動的に緊締し直すことができ、他方では、そのロッカの可動性によって、同じフライス主軸によって第２の加工段階を実施することができる。何故ならば、ロッカは、部分的に加工されたワークをフライス主軸の加工領域内で可動に保持する状態にあるからである。これによって、一般的に存在する中間段階、つまりワークをロボットによって第１のホルダから第２のホルダへ移す段階は完全に省かれる。第１の加工段階中にアダプタにおいて既に保持されているように、ここでは有利な形式で、第２の軸線を中心としたロッカの回転可能性が、２つのロッカを使用しながら互いに無関係に調節可能であるので、第２の加工段階のためにワークを、２つのロッカをやや逆方向に回転させることによって互いに緊締し、かつ良好に固定することができる。

本発明の別の有利な実施例によれば、最終的な全体形状を第１及び／又は第２の加工段階後に洗浄し、かつ／又は測定し、かつ／又はパッキングするようにした。材料コード若しくは構成部品材料コードを与えるためにも設けられているこの段階を実施するための相応の手段は、同じ加工機械若しくはフライス盤で実施することができるが、後続の段階で別のユニットによって実施してもよい。同様に、ブランクを加工する前に材料コード読み取りステーションを通過させるようにしてもよい。この材料コード読み取りステーションは、別個に構成するか、又は加工機械若しくはフライス盤の一部として構成することができる。この材料コード読み取りステーションは、加工プロセスを制御するために所定のＮＣプログラムに割り当てるために用いられる。

本発明による方法は、シュラウドを備えた又はシュラウンドを備えていない静翼又は動翼又はタービン翼を製造するために特に適している。特に＋／−０．００２ｍｍの公差を有するＮ４〜Ｎ５の範囲の表面と、５０〜４００ｍｍの回転直径を有する１２０〜２４００ｍｍの範囲の長さと、１０〜４００ｋｇの重量とを有するタービン翼を製造する場合に、本発明による方法が唯一の加工機械若しくはフライス盤において用いられ、この場合、形状安定性（大きいてこ腕にも拘わらず）の問題又は加工先端へのアクセス可能性の問題が発生することはない。

本発明による方法の別の有利な実施例は、従属請求項に記載されている。

前述のように、本発明はさらに、前記方法を実施するための加工機械若しくはフライス盤に関する。この加工機械若しくはフライス盤は、これが３つの空間方向でスライド可能なフライス主軸を有しており、このフライス主軸によってワークが加工領域で加工され、加工機械若しくはフライス盤が少なくとも１つの保持スライダを有しており、この保持スライダによってワークが第１の加工段階のためにクランピングアダプタで保持され、さらに加工機械若しくはフライス盤が少なくとも１つのロッカを有しており、このロッカによって、部分加工されたワークが、少なくとも１つの特別クランピングアダプタによって、このワークの最終的に加工された第１の領域で以て第２の加工段階段階のために保持されるようになっている。有利な形式でフライス主軸は保持スライダの一方側に配置されていて、これに対してロッカは保持スライダの他方側に配置されている。従って少なくとも１つの保持スライダは、第２の加工段階でロッカで保持しながら加工する際に、フライス主軸の加工領域から簡単に退出走行させることができる。

この場合、典型的な形式で、フライス主軸は、ベースフレームに配置された後ろのガイド軌道上でＸ方向にスライド可能なベーススライダユニットと、ベーススライダユニット上でＹ方向にスライド可能なＹ−スライダユニットと、このＹ−スライダユニット上でＺ方向にスライド可能なＺ−スライダユニットと、このＺ−スライダユニット内で回転軸を中心にして回転可能な、加工工具を支持するＵＮＩ主軸とを有している。この場合、特に上記値を有する翼を加工するために、機械配置のゼロポイントを基準にして、フライス主軸がＸ方向に沿って＋／−１０００〜１２００ｍｍ、Ｙ方向に沿って＋／−３００〜３５０ｍｍ、並びにＺ方向に沿って＋９００〜１０００ｍｍ及び−９０〜１１０ｍｍだけスライドせしめられ、特にＵＮＩ主軸が回転軸を中心にして＋／−９０°だけ回転可能である。

本発明の別の有利な実施例によれば、２つの保持スライダが配置されており、これらの保持スライダがワークを、第１の加工段階でブランクの先端側及び付根側を把持する２つのクランピングアダプタで保持し、この場合、有利にはクランピングアダプタが２つの保持スライダによって保持され、これによって、ワークが、ワークを加工するフライス主軸に関連して第１の軸線に沿ってスライドせしめられ、この第１の軸線を中心にして第１の軸が回転せしめられ、この場合特に有利には、この回転が２つのクランピングアダプタの第１の軸を中心にして、互いに独立して、同期的に又は非同期的に、異なる回転速度又は同じ回転速度で行われるようになっており、この場合、特に保持スライダのスライド軸線が、請求項１２に記載したフライス主軸のＸ方向に対して平行に配置されている。特に前記のような大型の翼を加工するために、保持スライダが第１の軸線に沿って、機械配置のゼロポイントを基準にして、それぞれ＋若しくは−１３０〜１７０ｍｍ及び、それぞれ−若しくは＋１１００〜１６００ｍｍ（右側若しくは左側の保持スライダを基準にして）だけスライドせしめられ、第１の軸を中心とした回転がエンドレスに構成されている。

加工機械若しくはフライス盤の別の有利な実施例によれば、少なくとも１つの特別クランピングアダプタは、クランピングアダプタ内で保持された、部分的に加工されたワークが自動的に把持され、少なくとも１つの保持スライダがフライス主軸の加工領域から出る方向にスライドせしめられるように構成されており、この場合有利には少なくとも１つの特別クランピングアダプタが、第２の軸を中心にして回転可能な少なくとも１つのロッカに固定されていて、該ロッカ自体が、第３の軸線に沿ってスライド可能であって、この第３の軸線を中心にして回転可能に第３の軸が支承されており、しかも前記ロッカが前記第３の軸に対して垂直方向でスライド可能であることを特徴としている。前述のように、２つのロッカが存在する場合に第２の軸線を中心とした回転可能性は、有利には互いに無関係であるので、ワークは、第２の加工段階のためにも逆方向でやや回転させることによって緊締することができる。軸を互いに相対的に配置することに関連して、ロッカの第２の軸が、フライス主軸のＸ方向に対して平行に配置されており、かつ／又は第３の軸線が、フライス主軸のＸ方向に対して平行に配置されている。例えば前述のように大型の翼を加工するためには、ロッカが第２の軸を中心にして＋／−５０°〜６０°だけ回転可能であり、ロッカスライダユニットが第３の軸線に沿って＋若しくは−１２００〜１８００ｍｍだけ、及び−若しくは＋８０〜１２０ｍｍだけ（左側若しくは右側のロッカスライダユニットを基準にして）、スライド可能で、かつこの第３の軸を中心にして＋５０°〜６０°だけ回転可能であり、前記ロッカが前記第３の軸線に対して垂直方向で、−５０〜６０ｍｍ若しくは＋１４０〜１５０ｍｍだけスライド可能である。

本発明による加工機械若しくはフライス盤の別の有利な実施例は、従属請求項に記載されている。

本発明はさらに、前述の方法若しくは装置の使用法に関するものであり、この使用法において、静翼又は動翼或いはタービン翼、特に＋／−０．００２ｍｍの公差を有するＮ４からＮ５の範囲内の表面と、５０〜４００ｍｍの回転直径を有する１２０〜２４００ｍｍの範囲内の長さと、１０〜４００ｋｇの重量とを有するタービン翼を製造するために使用するようにした。

本発明を以下に図示の実施例を用いて具体的に説明する。

図１は、２１の軸を有するフライス盤の斜視図、
図２は、図１に示したフライス盤のロッカの詳細、
図３は、保持スライダに緊締されたワークにおける加工領域の、図１によるフライス盤の詳細（鋳造又は鍛造による翼のための特別アダプタを備えたタービン翼）、
図４は、機械ゼロポイントの位置における図１に示したフライス盤、
図５は、緊締されたブランク、
図６は、クランピングアダプタに緊締された、部分的に完成された翼の側面図、
図７は、ＮＣロッカに緊締された、部分的に完成された翼の側面図、
を示す。

図１及び図２には、翼フライス盤の斜視図が示されている。フライス盤はベースフレーム１を有しており、このベースフレーム１に各部材が支承されている。ベースフレーム１の後ろ側には、ＵＮＩフライス主軸７のベーススライダユニット３のための２つのガイド軌道２が所定の角度で取り付けられている。中央領域に、Ａ軸スライダ１１及び１２が取り付けられている。２つのロッカ２１のためのガイド軌道１０は前方に取り付けられている。ガイド軌道２と９との間にチップ（削屑）通路１３が組み込まれている。フレームの強度を維持するために、フレームは横方向でリブによって補強されている。主軸のＸストローク（Ｘ）を実施するＵＮＩフライス主軸７のベーススライダユニット３に、ＵＮＩフライス主軸７のＹスライダユニット４が組み付けられており、このＹスライダユニット４によって、主軸のＹストローク（Ｙ）が実施される。Ｚラム（Ｚｒａｍ）５は、Ｙストロークに対して９０゜ずらしてＹスライダ４に取り付けられている。Ｚラム５と共に主軸はＺストローク（Ｚ）で移動する。ＵＮＩ主軸７自体は回転軸線８に取り付けられており、この回転軸線８によって、ＵＮＩ主軸７は＋／−１１０゜だけ旋回せしめられる。

純粋な回転若しくは旋削作業（Drehbetrieb）のために、高速主軸のフラット部分に固定された工具受容システム例えばＨＳＫインターフェースが取り付けられている。軸線Ａ及びＣを中心にした、２つの保持スライダ１１，１２の２つの翼回転軸１６，１７によって、緊締された翼は旋削運転でも、またＮＣ運転でも駆動することができる。翼回転軸１６，１７は、２つの翼回転軸線Ａ，Ｃを形成している。クランピングアダプタを受容するために、これらの回転軸線は、スタンダードＨＳＫインターフェースとして設計されている。２つの翼回転軸１６，１７は、２つの回転リニアスライダ１１，１２に組み付けられており、この回転リニアスライダによってリニア運動Ｕ，Ｖを実施することができる。

２つのＮＣリニア軸線Ｕ，Ｖは、必要であればガントリ（ＧＡＮＴＲＹ）軸線として駆動することができる。より高速の送り速度のために、フライス主軸６のＸリニア軸線は、２つのＮＣリニア軸線Ｕに抗して駆動せしめられ、それによって加速勾配を半分にすることも、またフライス最大速度を２倍にすることもできる。

ＵＮＩモーター主軸は、回転軸８に組み込まれていて、高速クランピングシステムによって固定されている。機械からＵＮＩモーター主軸７へのエネルギ及び信号伝達は、いわゆるプラグ接続式のインターフェースを介して行われる。

端面側に２つのロッカスライダユニット１８及び１９が組み付けられており、これらのロッカスライダユニット１８及び１９は、２つのリニア運動Ｘ′及びＵ′を行う。ロッカスライダユニット１８及び１９に、２つのプランジャ傾倒軸Ｂ′，Ｖ′が組み付けられており、これらのプランジャ傾倒軸Ｂ′，Ｖ′は、プランジャ及びひいてはロッカ２１の特別クランピングアダプタ２２を所望に位置に傾倒させることができる。２つのプランジャは、精確な始動ポイントを得るために、リニア運動Ｚ′，Ｗ′を行う。

プランジャには２つのＮＣロッカ２１が組み付けられており、これらのＮＣロッカ２１は、回転運動若しくは調節運動Ａ′，Ｃ′を行う。

これらのＮＣロッカ２１に、フライス加工され部分的に完成された翼を、液圧式に緊締する（特に図７参照）完成された領域で受容するための２つの特別クランピングアダプタ２２が組み付けられている。

特別クランピングアダプタ２２は、これを交換するために、それぞれ右方向及び左方向でベースフレーム端部に向かって、保護された領域に移動させることができる。この保護された領域で、機械加工時間と平行して交換することができる。

図３には、第１の加工段階実施中のフライス盤の加工領域の部分を示す詳細な図が示されている。この場合、ブランクが２つのアダプタ１４の両端部に設けられた、成形されたクランピングアダプタによって把持され、２つの保持点間に配置された領域のできるだけ全部が、加工工具２５を介して加工されるようになっていることが分かる。

図４には、機械ゼロポイントにおける機械の位置が示されており、この機械ゼロポイントに関連して、各スライダ及び各ユニットの次のような偏差がある。これは２つの型式、つまり小型の型式（ＨＳＴＭ８００）及び大型の型式（ＨＳＴＭ２０００）の機械のための偏差である。

この場合、主軸のための値は次の通りである。

軸 ＨＳＴＭ８００ ＨＳＴＭ２０００
Ｘ ＋／−１０５０ｍｍ ＋／−１２００ｍｍ
Ｙ ＋／−３１０ｍｍ ＋／−３１０ｍｍ
Ｚ ＋９１０ｍｍ ＋９１０ｍｍ
−１００ｍ −１００ｍ
Ｕ ＋１５０ｍｍ ＋１５０ｍｍ
＋１１００ｍｍ ＋１５５０ｍｍ
Ｖ −１５０ｍｍ −１５０ｍｍ
＋１１００ｍｍ ＋１５５０ｍｍ
Ａ／Ｃ エンドレス エンドレス
Ｂ ＋／−９５゜ ＋／−９５゜
ロッカ２１を備えた、前置された装置のための値は次の通りである。

左側のロッカ
軸 ＨＳＴＭ８００ ＨＳＴＭ２０００
Ｘ′ ＋１２６０ｍｍ ＋１７００ｍｍ
−１００ｍｍ −１００ｍｍ
Ｚ′ −５５ｍｍ −５５ｍｍ
＋１４５ｍｍ ＋１４５ｍｍ
Ｂ′ ０ ０
＋５０゜ ＋５０゜
Ａ′ ＋／−５５゜ ＋／−５５゜
右側のロッカ
軸 ＨＳＴＭ８００ ＨＳＴＭ２０００
Ｕ′ −１２６０ｍｍ −１７００ｍｍ
＋１００ｍｍ ＋１００ｍｍ
Ｗ′ −５５ｍｍ −５５ｍｍ
＋１４５ｍｍ ＋１４５ｍｍ
Ｖ′ ０ ０
＋５０゜ ＋５０゜
Ｃ′ ＋／−５５゜ ＋／−５５゜
以上の移動寸法のために、このような形式のフライス盤は６×９×４．５ｍの大きさを有している。

次に、以上の機械を用いたブランクの全面的な加工のための方法について説明する。この場合、例えば得ようとする全体形状は、タービン翼である。図５〜図７には、製造方法の個別の段階が示されている。

素材としては、次のような形状及び材料が使用される。品質保証のための材料コード（レーザーカット、穿孔又は切削された数字、文字コード）を備えたバー（方形形状、円形又はその他の任意の横断面）、鍛造ブランク又は鋳造ブランク。

この場合、得ようとする全体形状は次のような品質を有している。

翼品質： 表面 Ｎ４−Ｎ５
公差 ±０．００２ｍｍ
寸法： 長さ ＞１２０ｍｍ
＜２４００ｍｍ
回転直径 ＞５０ｍｍ
＜８００ｍｍ
重量 ＞１０ｋｇ
＜４００ｋｇ
ＨＳＴＭ機械のローディング及びアンローディング
このために、任意の形状のブランク３２が、手動で及び／又は操作システムによって、フレキシブルなセル内にある翼フライス盤にもたらされ、同じ搬送システムによる加工後に再び取り出される。この場合、この方法は２つの異なるブランクについて説明される。一方では棒状素材としてのブランク３２（下記の連続による方法段階のポイント１）について、他方では、鋳造翼又は鍛造翼の形状のブランク３２（下記の連続による方法段階のポイント２）について説明されている。棒状の素材を使用した場合、この棒状素材はロボットによって直接的に緊締され、これに対して例えば鋳造翼及び鍛造翼等の複雑な部分においては、有利な形式でブランク１がまずアダプタによって緊締され、次いでブランクがアダプタと共にロボットによって機械に装入される。次いで、このような形式のブランク１の本来の加工が、ポイント３以下に記載されている。
１）棒状素材の形のブランク３２
1.1) 棒状素材が、ローディングベルト又はローディング斜面上に載せられ、このローディングベルトによって、操作システムへの引き渡し位置にもたらされる。

1.2) ここで棒状素材が、所定の引き渡しのために整列される。

1.3) ここで棒状素材はグリッパによって緊締され、操作システムによって操作コード読み取りステーションにもたらされる。

1.4) 材料コードが読み取られ、製造コントロールシステムに送信される。

1.5) これによって製造番号に対する棒状素材の割り当て及び明確な記録が行われる。

1.6) 次いで棒状材料が操作システムによってフライス盤（ＨＴＳＭ）に搬送される。

1.7) 次いで棒状材料が、機械内の２つのＡ軸（ＮＣ回転軸１６，１７）間の引き渡し若しくは緊締位置にもたらされる。

1.8) 操作システムをＡ軸１６又は１７の方向で走行させることによって、かつ／又は２つのＮＣ−リニア軸１１，１２（このＮＣ−リニア軸線１１，１２に軸１６，１７が取り付けられている）を走行させることによって、棒状材料は単数又は複数の棒状材料クランピングアダプタ１４に達する。棒状材料−クランピングアダプタ１４の緊締後（例えば軸ストッパ３１を介しての精確な位置決め、及びクランピングジョー３０を介しての固定）に、操作システムは機械作業室を後にして、ＦＭＳ内の別の課題を行う（図５及び図６）。

1.10) 本来の製造段階（ポイント３以降）が開始される。
２）鋳造翼又は鍛造翼の形状のブランク３２
2.1) 鍛造翼及び鋳造翼は、セルの外側で特別に指定された緊締面において、翼の付根及び先端を掴む成形されたクランピングアダプタ１４が調整及び緊締装置（この調整及び緊締装置によって翼が中心に整列される）で緊締される。次いで、一方側又は両側の成形されたクランピングアダプタ１４を備えた翼が、パレットステーションの緊締パレット上に送られる。

2.1) 次いで、供給されたパレットはパレットステーションに送られる。

2.2) 成形されたクランピングアダプタで緊締された翼（ＧＳＳ）を取り出すために、この翼は操作システムへの引き渡し位置にもたらされる。

2.3) ここで、ＧＳＳを取り出す前にＧＳＳの材料コードが読み取られて、製造コントロールシステムに送信される。

2.4) この翼をさらに明らかに識別するために、成形されたクランピングアダプタ１４のうちの１つに取り付けられているチップが書き込みシステムによって書き込まれる。

2.5) これによって製造番号に対するＧＳＳの割り当て及び明確な記録が行われる。

2.6) 次いでＧＳＳが操作システムのグリッパによって把持され、この操作システムによってフライス盤（ＨＳＴＭ）にもたらされる。（このために、クランピングアダプタ１４がＧＳＳのための成形されたクランピングアダプタとして示されている図３参照）
2.7) 次いでＧＳＳは、機械内で２つのＡ軸（ＮＣ回転軸１１，１２）間の引き渡し若しくは緊締位置にもたらされる。

2.8) 操作システムをＡ軸の方向で移動させることによって、かつ／又は２つのＮＣリニア軸１１，１２を移動させることによって、単数又は複数の成形されたクランピングアダプタ１４は単数又は複数のＡ軸で固定され、緊締される。

2.9) 成形されたクランピングアダプタ１４の緊締後に、操作システムは機械作業室を後にして、ＦＭＳ内の別の課題を行う（図５及び図６）
2.10) 本来の製造段階（ポジション３以降）が開始される。

ブランク１は、２つのクランピングアダプタ１４を介して２つの保持スライダ１１，１２間で、又は片側が把持されている場合には、一方の保持スライダだけによって、図５及び図６に示されているように把持される。この場合、図６に示されているように、ブランク３５の旋回中心点（一般的に保持スライダ１１，１２の回転軸線３３上にある）と、翼回転中心点３４とは、大抵の場合、重なっていない。
３）フライス盤内での本来の製造段階
3.1) 第１の加工段階中の第１段階において、第１のセットアップつまり緊締作業によって、前記翼の菱形部（Rhombus）、通路及び先端領域のすべての荒い操作が、翼の最終輪郭形状を得るための所定の公差を除いて、実施される。この操作は従来のフライス加工又は荒いヘリカルねじ加工（helical roughing）によって実施される。このために、荒削り工具が、組み込まれた工具交換装置によってＵＮＩモータ主軸に緊締される。荒切削はＮＣプログラムによって行われる。

3.2) 第１の加工段階中の第２段階で、既に緊締され、かつ荒フライス加工（荒切削）された翼に、スパイラル（ヘリカル）切削及びリニア切削によって、一定の公差（＋０．２〜１．２ｍｍ）で最終輪郭形状が与えられる。

3.3) 次いで第１の加工段階中の第３段階で、いわゆる仕上げ工具を用いて、スパイラル切削（ヘリカル切削）によって、完全な翼通路に所望の輪郭形状及び表面品質が与えられる。

3.4) 次いで、第１の加工段階中の第４段階で先端及び付根における菱形面が、翼サスペンション部分及びシール部分を包含して製造される。つまり付根幾何学形状（Ｈ形付根）の機能面がこの段階で既に製造される。

3.5) 次いで、常に第１の緊締作業（セットアップ）で、タービン翼の測定がポジション測定システム若しくは輪郭測定システム（プローブ測定システム又はレーザー測定システム）によって行われる。測定データはドキュメンテーションのために処理され、必要が輪郭形状データが次のタービン翼製造のために準備され、相応のＮＣプログラムで計算するためのコントロールシステム並びに制御装置に送信される。

この操作後に、翼は、先端及び付根の両端面を除いて完成され、第１の加工段階が終了する。

3.6) 前記両端面を加工するために、翼の菱形位置が２つのＡ軸１６，１７及びリニア軸線Ｕ，Ｖを通って所定の引き渡し位置（Ａ軸の回転角度）にもたらされる。

引き渡しのために、２つのロッカ２１がフライス盤のフロント側にもたらされる。次いでロッカ２１（図７参照）がその旋回軸Ｂ′若しくはＶ′によって旋回せしめられ、次いで機械中央に向かって移動せしめられる。このロッカ２１に特別クランピング装置２２が取り付けられており、このクランピング装置２２によって、翼は特別クランピング及び受容ジョー内で液圧式に緊締される。

精確な位置決めのために、特別クランピング装置２２がＮＣ傾倒軸Ａ′若しくはＣ′によって付加的に位置決めされる。種々異なる翼幾何学形状のために、作業室の外において機械のフロント側の右及び左で、加工時間と平行して特別緊締及び受容ジョー１４が交換される。さらに、緊締ストロークは伸張された液圧シリンダを交換することによって拡大される。

3.7) 次いで翼が２つの特別クランピング装置２２内で緊締されてから、成形された２つのクランピングアダプタ１４が解除され、Ａ−Ａ軸１１，１２が右外方及び左外方で、いわゆる待機位置にもたらされる。これは、後でフライス主軸７並びに軸Ｙ、Ｚ及びＢと衝突するのを避けるために必要である。

3.8) 特に長い翼において、付根端面及び先端端面を実際に加工するために、２つのロッカ２１が右方又は左方に移動せしめられ、それによってＵＮＩ主軸７その他のために十分なスペースが得られる。

3.9) 必要な工具をＵＮＩ主軸７に侵入させることによって、２つの面は場合によってＢモータ主軸を９０°回転させることによって完全にフライス加工される。

3.10) 必要であれば、位置検査が行われる。

3.11) 翼からすべての汚れを取り除く洗浄プロセス後に、１つ又は複数の位置測定システム若しくは輪郭形状測定システム（プローブ測定システム又はレーザー測定システム）がＵＮＩモータ主軸７で緊締される。さらに、表面品質測定システムがここで交換される。次いでこの装置によって翼が測定される。測定データは、場合によっては修正加工を実施するために操作コンピュータで処理される。さらに、ここで品質ドキュメンテーションが準備される。

これによって第２緊締作業中の第２の加工段階が終了する。

3.12) 次いで翼はロッカ２１を引き渡しステーションに向かって持ち上げることによって、操作システムに傾けられる。

3.13) 次いで翼は同じ操作システムによって、場合によっては前もってグリッパ交換した後で、書き込みステーションにもたらされ、ここで明確なコード（大抵の場合、数値コード）が備えられる。

3.14) この書き込みが終了すると、翼は洗浄及び保存装置に達し、この洗浄及び保存装置から送り出される。

２１の軸を有するフライス盤の斜視図である。 図１に示したフライス盤のロッカの詳細を示す図である。 保持スライダに緊締されたワークにおける加工領域の、図１によるフライス盤の詳細（鋳造又は鍛造による翼のための特別アダプタを備えたタービン翼）を示す図である。 機械ゼロポイントの位置における図１に示したフライス盤を示す図である。 緊締されたブランクを示す図である。 クランピングアダプタに緊締された、部分的に完成された翼の側面図である。 ＮＣロッカに緊締された、部分的に完成された翼の側面図である。

符号の説明

１ ベースフレーム
２ 後ろのガイド軌道
３ ベーススライダユニット（フライス主軸のＸ方向）
４ フライス主軸のＹスライダユニット
５ フライス主軸のＺスライダユニット
６ フライス主軸
７ ＵＮＩ−主軸
８ ＵＮＩ−主軸７の回転軸
９ 保持スライダのためのガイド軌道
１０ ２つのロッカのためのガイド軌道
１１ 左側の保持スライダ
１２ 右側の保持スライダ
１３ チップ通路
１４ クランピングアダプタ
１５ ワーク
１６ 左側の翼回転軸
１７ 右側の翼回転軸
１８ 左側のロッカスライダユニット
１９ 右側のロッカスライダユニット
２０ 回転ガイド
２１ ＮＣ−ロッカ
２２ 特別クランピングアダプタ
２３ 特別クランピングアダプタ２２のグリッパアーム
２４ ＮＣ−ロッカのための調節シリンダ
２５ 加工工具（カッティングツール）
２６ 翼の先端
２７ 翼の翼形（エーロフォイル）領域
２８ 翼の付根
３０ クランピングアダプタのクランピングジョー
３１ ブランクのためのストッパ
３２ ブランク
３３ 保持スライダのＡ若しくはＣ軸線
３４ 翼回転中心
３５ ブランク−旋回中心点
３６ フラット材料、余剰の部分
３７ ＮＣ−ロッカ２１のガイドシリンダ
３８ ＮＣ−ロッカ２１の回転軸線（Ａ′若しくはＣ′軸線）
３９ グリッパアーム２３の調節シリンダ
４０ ブランクの輪郭線
４１ クランピングアダプタ２２の固定突起

Claims (20)

1. ブランク（３２）を、加工機械例えばフライス盤（１０）によって全面的に加工するための方法において、
   ブランク（３２）を第１の加工段階で少なくとも１つのクランピングアダプタ（１４）によって保持し、加工機械若しくはフライス盤によって第１の領域（２６，２７，２８）に、所定の用途に適した最終的な部分形状を与え、
   第２の加工段階で、部分的に加工されたブランクを少なくとも１つの第１の特別クランピングアダプタ（２２）によって、最終的に加工された前記第１の領域（２６，２７，２８）で以て保持し、残りの領域（３６）に、同じ加工機械若しくはフライス盤によって、所定の用途に適して最終的な全体形状を与えることを特徴とする、
   ブランクを加工機械若しくはフライス盤で全面的に加工するための方法。
2. ブランク（３２）として、方形又は円筒形又は多面体特に有利には平行六面体のブロックの形状のセラミック材料又は金属より成るブランク、或いは鋳造又は鍛造ブランクを使用する、請求項１記載の方法。
3. 前加工段階を施していないブランク（３２）を使用する、請求項２記載の方法。
4. 部分形状（２６，２７，２８）を、先端及び付根における未加工の余剰部を残した形状とし、この場合特に有利には、第１の加工段階において前もって、余剰部（３６）と部分形状（２６，２７，２８）との間に切り込みを設ける、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 全体形状（２６，２７，２８）をタービン翼或いは動翼又は静翼とし、部分形状（２６，２７，２８）を翼（２６）の先端、翼（２７）の翼形領域及び翼（２８）の付根とし、この場合、先端（２６）及び付根（２８）において、第１の加工段階後にクランピングアダプタ（１４）によって把持した余剰部（３６）を残し、次いでこの余剰部（３６）を第２の加工段階で取り除く、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. ワークを、２つの加工段階で、加工工具（２５）を保持するための回転可能な主軸（７）を支持し、かつ３つの空間方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）でスライド可能な唯一のフライス主軸（６）によって加工する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. ワークを第１の加工段階で、ブランク（３２）を先端側及び付根側で把持する２つのクランピングアダプタ（１４）で保持し、第１の領域（２６，２７，２８）を、２つのクランピングアダプタ（１４）間の露出した領域で加工し、この際に有利にはクランピングアダプタ（１４）を２つの保持スライダ（１１，１２）によってガイドし、それによってワークが、ワークを加工するフライス主軸（６）に関連して、第１の軸線（Ｕ，Ｖ）に沿って移動し、この第１の軸線（Ｕ，Ｖ）を中心にして第１の軸（Ａ，Ｃ）が回転せしめられ、この際に特に有利には２つのアダプタ（１４）の第１軸（Ａ，Ｃ）を中心にした回転が互いに独立していて、同期又は非同期で、同じ又は異なる回転速度で行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. フライス主軸（６）による第１の加工段階後に、部分的に加工されたブランクを、最終的に加工された第１の領域（２６，２７，２８）で以て自動的に少なくとも１つの特別クランピングアダプタ（２２）によって把持し、少なくとも１つのクランピングアダプタ（１４）を解除し、フライス主軸（６）の作業領域から移動させ、部分的に加工されたブランクを特別クランピングアダプタ（２２）内で保持しながら、同じフライス主軸（６）によって、所定の用途に適した最終的な全体形状を与え、この場合特に有利には少なくとも１つの特別クランピングアダプタ（２２）を、第２の軸（Ａ′，Ｃ′）を中心にして回転可能な少なくとも１つのロッカ（２１）に固定し、このロッカ（２１）自体を、第３の軸線（Ｘ′，Ｕ′）に沿ってスライド可能なロッカスライダユニット（１８，１９）に配置し、この第３の軸線（Ｘ′，Ｕ′）を中心にして第３の軸（Ｂ′，Ｖ′）が回転可能に支承されており、この場合前記ロッカ（２１）が前記第３の軸線（Ｘ′，Ｕ′）に対して垂直方向（Ｗ′，Ｚ′）にスライド可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 最終的な全体形状（６８，８２）を第２の加工段階後に洗浄し、かつ／又は測定し、かつ／又はパッキングする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 最終的な全体形状を、シュラウドを備えた又はシュラウンドを備えていない静翼又はタービン翼、特に＋／−０．００２ｍｍの公差を有するＮ４〜Ｎ５の範囲の表面と、５０〜４００ｍｍの回転直径を有する１２０〜２４００ｍｍの範囲の長さと、１０〜４００ｋｇの重量とを有するタービン翼とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法を実施するための加工機械例えばフライス盤において、
    加工機械若しくはフライス盤が、３つの空間方向でスライド可能なフライス主軸（６）を有しており、このフライス主軸（６）によってワークが加工領域で加工され、加工機械若しくはフライス盤が少なくとも１つの保持スライダ（１１，１２）を有しており、この保持スライダ（１１，１２）によってワークが第１の加工段階のためにクランピングアダプタ（１４）で保持され、さらに加工機械若しくはフライス盤が少なくとも１つのロッカ（２１）を有しており、このロッカ（２１）によって、部分加工されたワークが、少なくとも１つの特別クランピングアダプタ（２２）によって、このワークの最終的に加工された第１の領域（２６，２７，２８）で以て第２の加工段階段階のために保持されるようになっていることを特徴とする、加工機械若しくはフライス盤。
12. フライス主軸（６）が、ベースフレーム（１）に配置された後ろのガイド軌道（２）上でＸ方向にスライド可能なベーススライダユニット（３）と、ベーススライダユニット上でＹ方向にスライド可能なＹ−スライダユニット（４）と、このＹ−スライダユニット（４）上でＺ方向にスライド可能なＺ−スライダユニット（５）と、このＺ−スライダユニット（５）内で回転軸（８）を中心にして回転可能な、加工工具（２５）を支持するＵＮＩ主軸（７）とを有している、請求項１１記載の加工機械若しくはフライス盤。
13. 機械配置のゼロポイントを基準にして、フライス主軸（６）がＸ方向に沿って＋／−１０００〜１２００ｍｍ、Ｙ方向に沿って＋／−３００〜３５０ｍｍ、並びにＺ方向に沿って＋９００〜１０００ｍｍ及び−９０〜１１０ｍｍだけスライドせしめられ、特にＵＮＩ主軸（７）が回転軸（８）を中心にして＋／−９０°だけ回転可能である、請求項１２記載の加工機械若しくはフライス盤。
14. ２つの保持スライダ（１１，１２）が配置されており、これらの保持スライダ（１１，１２）がワークを、第１の加工段階でブランク（３２）の先端側及び付根側を把持する２つのクランピングアダプタ（１４）で保持し、この場合、有利にはクランピングアダプタ（１４）が２つの保持スライダ（１１，１２）によって保持され、これによって、ワークが、ワークを加工するフライス主軸（６）に関連して第１の軸線（Ｕ，Ｖ）に沿ってスライドせしめられ、この第１の軸線（Ｕ，Ｖ）を中心にして第１の軸（Ａ，Ｃ）が回転せしめられ、この場合特に有利には、この回転が２つのクランピングアダプタ（１４）の第１の軸（Ａ，Ｃ）を中心にして、互いに独立して、同期的に又は非同期的に、異なる回転速度又は同じ回転速度で行われるようになっており、この場合、特に保持スライダ（１１，１２）のスライド軸線（Ｕ，Ｖ）が、請求項１２に記載したフライス主軸（６）のＸ方向に対して平行に配置されている、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の加工機械若しくはフライス盤。
15. 保持スライダ（１１，１２）が第１の軸線（Ｕ，Ｖ）に沿って、機械配置のゼロポイントを基準にして、それぞれ＋若しくは−１３０〜１７０ｍｍ及び、それぞれ−若しくは＋１１００〜１６００ｍｍだけスライドせしめられ、第１の軸（Ａ，Ｃ）を中心とした回転がエンドレスに構成されている、請求項１４記載の加工機械若しくはフライス盤。
16. 少なくとも１つの特別クランピングアダプタ（２２）は、クランピングアダプタ（１４）内で保持された、部分的に加工されたワークが自動的に把持され、少なくとも１つの保持スライダ（１１，１２）がフライス主軸（６）の加工領域から出る方向にスライドせしめられるように構成されており、この場合有利には少なくとも１つの特別クランピングアダプタ（２２）が、第２の軸（Ａ′，Ｃ′）を中心にして回転可能な少なくとも１つのロッカ（２１）に固定されていて、該ロッカ（２１）自体が、第３の軸線（Ｘ′，Ｕ′）に沿ってスライド可能であって、この第３の軸線（Ｘ′，Ｕ′）を中心にして回転可能に第３の軸（Ｂ′，Ｖ′）が支承されており、しかも前記ロッカ（２１）が前記第３の軸に対して垂直方向（Ｗ′，Ｚ′）でスライド可能である、請求項１１から１５までのいずれか１項記載の加工機械若しくはフライス盤。
17. ロッカ（２１）の第２の軸（Ａ′，Ｃ′）が、請求項１２に記載したフライス主軸（６）のＸ方向に対して平行に配置されている、請求項１６記載の加工機械若しくはフライス盤。
18. 第３の軸線（Ｘ′，Ｕ′）が、請求項１２に記載したフライス主軸（６）のＸ方向に対して平行に配置されている、請求項１６又は１７記載の加工機械若しくはフライス盤。
19. ロッカ（２１）が第２の軸（Ａ′，Ｃ′）を中心にして＋／−５０°〜６０°だけ回転可能であり、ロッカスライダユニット（１８，１９）が第３の軸線（Ｘ′，Ｕ′）に沿って＋若しくは−１２００〜１８００ｍｍだけ、及び−若しくは＋８０〜１２０ｍｍだけ、機械配置のゼロポイントを基準にしてスライド可能で、しかも前記第３の軸線を有する第３の軸（Ｂ′，Ｖ′）を中心にして、機械配置のゼロポイントを基準にして＋５０°〜６０°だけ回転可能であり、前記ロッカ（２１）が前記第３の軸線に対して垂直方向（Ｗ′，Ｚ′）で、機械配置のゼロポイントを基準にして−５０〜６０ｍｍ若しくは＋１４０〜１５０ｍｍだけスライド可能である、請求項１６〜１８までのいずれか１項記載の加工機械若しくはフライス盤。
20. 請求項１１から１９までのいずれか１項記載の装置の使用法において、この装置を、静翼又は動翼或いはタービン翼、特に＋／−０．００２ｍｍの公差を有するＮ４からＮ５の範囲内の表面と、５０〜４００ｍｍの回転直径を有する１２０〜２４００ｍｍの範囲内の長さと、１０〜４００ｋｇの重量とを有するタービン翼を製造するために使用する、使用法。

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